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신곡수중보 흐름 안전성 향상을 위한 운영관리 방안 .2020-MR-1-[4] =Operation and management methods for improving the flow safety of Singok-submerged weir
요약 5
목차 11
 목차 12
 표 목차 15
  [표 2-1] 신곡수중보 주요제원 29
  [표 2-2] 각종 수위현황 29
  [표 2-3] 신곡수중보 및 한강 관련 주요 연구 현황 30
  [표 2-4] 한강하류의 하상경사 32
  [표 3-1] 「잠실 및 신곡수중보 관리 규정」 내 연구관련 사항 36
  [표 3-2] 「신곡수중보 운영 매뉴얼」 목차 및 주요내용 37
  [표 3-3] 「신곡수중보 운영 매뉴얼」 중 수문시설물 관련 사항 38
  [표 3-4] 「신곡수중보 운영 매뉴얼」 중 수문개방시 방류량 환산표 39
  [표 3-5] 수난구조대 수계 구조활동 계획 40
  [표 3-6] 신곡수중보 관리사무소 제공 자료 41
  [표 3-7] 신곡수중보 가동보 수문개방 시기 44
  [표 3-8] 신곡수중보 가동보 유량별 수문 운영 방법 46
  [표 3-9] 신곡수중보 가동보 수문개방 수위 47
  [표 3-10] 신곡수중보 가동보 수문폐쇄 수위 48
  [표 3-11] 신곡수중보 가동보 수문개방 순서 48
  [표 3-12] 신곡수중보 가동보 수문개방에 따른 방류량 산정 49
  [표 4-1] 상용프로그램의 주요 수치기법 및 특징 비교 52
  [표 4-2] FLOW-3D 모형의 국내·외 활용 사례 53
  [표 4-3] 난류의 해석 방법 56
  [표 4-4] 구조물 형상 구성을 위한 신곡수중보 주요제원 64
  [표 4-5] 격자 구성 내역 68
  [표 4-6] 재료별 조고의 범위 70
  [표 4-7] FLOW-3D 모형에 적용한 조고 70
  [표 4-8] 유량 규모별 Manning의 조도계수 보정결과 71
  [표 4-9] FLOW-3D 모형에 적용한 기타 매개변수 72
  [표 4-10] 수치격자 민감도 분석을 위한 시나리오 구성 76
  [표 4-11] 수치격자 민감도 분석 및 격자크기 선정 결과 77
  [표 4-12] 수치해석모형 검증을 위한 실험안 80
  [표 4-13] 수문 전체 개방 시 유량 배분 비교 80
  [표 4-14] Gate 개방도에 따른 방류량 비교 80
  [표 5-1] 수문 개·폐에 따른 흐름 특성 분석 시나리오 83
  [표 5-2] 가동보 측 수문 위치에 따른 방류량 배분율 86
  [표 5-3] 흐름 영향 범위 산정 시나리오 91
  [표 5-4] 2개 수문개방 시 가동보 주위에 형성되는 흐름 특성 92
  [표 5-5] 수문개방 방식에 따른 방류량 및 유속 비교 사례 100
  [표 5-6] 주요 구조물별 수문 개방순서 102
  [표 5-7] 수문 개방순서 결정 시나리오 105
  [표 5-8] 수문개방 방법별 하류 단면별 최고유속 107
  [표 5-9] 수문 개도높이 및 상·하류 수심을 이용한 흐름 구분 116
  [표 5-10] 고정보 상·하류 수심을 이용한 흐름 구분 117
  [표 5-11] 가동보 수문 방류량(수중오리피스) 산정 시나리오 119
  [표 5-12] 수중오리피스 경험식과의 상대오차 122
  [표 5-13] 가동보 수문 방류량(자유오리피스) 산정 시나리오 126
  [표 5-14] 자유오리피스 경험식과의 상대오차 127
  [표 5-15] 가동보 수문 방류량(수중위어) 산정 시나리오 129
  [표 5-16] 수중위어 경험식과의 상대오차 130
  [표 5-17] 가동보 수문 방류량(자유위어) 산정 시나리오 132
  [표 5-18] 자유위어 경험식과의 상대오차 133
  [부록 표 1] 잠실수중보 방류량 환산표 155
  [부록 표 2] 수중오리피스에 해당하지 않는 검토안 160
  [부록 표 3] 자유오리피스에 해당하지 않는 검토안 161
 그림 목차 17
  [그림 1-1] 연구의 공간적 범위 23
  [그림 1-2] 연구추진 절차 및 흐름도 25
  [그림 2-1] 신곡수중보 배치도 및 주요 제원 28
  [그림 2-2] 한강 최심하상고 비교 32
  [그림 3-1] 신곡수중보 가동일지 작성사례 42
  [그림 3-2] 신곡수중보 가동보 수문개방 현황 45
  [그림 3-3] 신곡수중보 상·하류 수위계 위치 47
  [그림 3-4] 신곡수중보 관리사무소 내로 전송되는 수위 계기판 47
  [그림 3-5] 가동보 수문 위치 및 번호 48
  [그림 4-1] 유한체적법의 수치격자 시스템 59
  [그림 4-2] VOF 기법의 개념 60
  [그림 4-3] 물체의 실제형상(좌)과 FAVOR 기법을 통한 해석형상(우) 61
  [그림 4-4] 한강 지형 및 신곡수중보 구조물의 3차원 표면 구성 절차 62
  [그림 4-5] 한강 지형 구성 결과 63
  [그림 4-6] 신곡수중보 구조물 구성 결과 64
  [그림 4-7] 군경계초소 제원 추정 65
  [그림 4-8] 김포대교와 신곡수중보의 위치도 66
  [그림 4-9] 수치해석을 위한 멀티블록 구성 67
  [그림 4-10] 신곡수중보에 대한 격자 구성 종단면도 69
  [그림 4-11] 상류 경계조건 변화에 따른 유속 분포도 73
  [그림 4-12] 신곡수중보 상·하류 수위 변동추이(2019년 2~4월) 73
  [그림 4-13] 신곡수중보에서 조석에 의해 흐름이 변화하는 모습 74
  [그림 4-14] 강화대교 지점의 조위(2016년 1월) 74
  [그림 4-15] 잠수교 수위 분석 결과 75
  [그림 4-16] 신곡수중보 상·하류 수위 분석 결과 75
  [그림 4-17] 수치격자별 유속 분포도 77
  [그림 4-18] 수치격자별 난류에너지 분포도 78
  [그림 5-1] 신곡수중보 흐름 특성 검토 단면 및 지점 위치도 84
  [그림 5-2] 수위 분포도 85
  [그림 5-3] 유속 분포도 85
  [그림 5-4] 3차원 유선도 86
  [그림 5-5] 유속 분포 횡단면도(Case E1) 88
  [그림 5-6] 유속 분포 횡단면도(Case E2) 89
  [그림 5-7] 유속벡터 분포 횡단면도(Case E1) 90
  [그림 5-8] 유속벡터 분포 횡단면도(Case E2) 90
  [그림 5-9] 평면 및 종단 유속 분포도(Case R1) 93
  [그림 5-10] 평면 및 종단 유속 분포도(Case R2) 94
  [그림 5-11] 평면 및 종단 유속 분포도(Case R3) 95
  [그림 5-12] 평면 및 종단 유속 분포도(Case R4) 96
  [그림 5-13] 낙차별 가동보 측 하류 유속벡터 종단면도 98
  [그림 5-14] 낙차별 고정보 측 하류 유속벡터 종단면도 99
  [그림 5-15] 수문 개방순서와 관련된 규정 101
  [그림 5-16] 신곡수중보 하류 하천시설물의 피해 사례 104
  [그림 5-17] 수문개방 방법별 하류 유선도 106
  [그림 5-18] 가동보 측 하류 유속분포에 대한 검토단면 107
  [그림 5-19] 가동보 하류 100m 지점 횡단 유속 분포도 108
  [그림 5-20] 가동보 하류 200m 지점 횡단 유속 분포도 109
  [그림 5-21] 가동보 하류 300m 지점 횡단 유속 분포도 110
  [그림 5-22] 가동보 하류 400m 지점 횡단 유속 분포도 111
  [그림 5-23] 가동보 하류 500m 지점 횡단 유속 분포도 112
  [그림 5-24] 구간별 호안형식 113
  [그림 5-25] 가동보 설계도면 115
  [그림 5-26] 수문에서 발생하는 4가지 흐름 형태 116
  [그림 5-27] 광정위어에서 발생하는 흐름 형태 117
  [그림 5-28] 수중오리피스 경험식과 3차원 수치해석 산정 방류량 비교 121
  [그림 5-29] 신규 수중오리피스 유량계수 도출 회귀분석 및 방류량 비교 122
  [그림 5-30] 수중오리피스 흐름 수문 개도별 방류량 그래프 122
  [그림 5-31] 자유오리피스 경험식과 3차원 수치해석 산정 방류량 비교 127
  [그림 5-32] 신규 자유오리피스 유량계수 도출 회귀분석 및 방류량 비교 128
  [그림 5-33] 자유오리피스 흐름 수문 개도별 방류량 그래프 128
  [그림 5-34] 수중위어 경험식과 3차원 수치해석 산정 방류량 비교 130
  [그림 5-35] 신규 수중위어 유량계수 도출 회귀분석 및 방류량 비교 130
  [그림 5-36] 수중위어 흐름 수문 상·하류 수위별 방류량 그래프 131
  [그림 5-37] 자유위어 경험식과 3차원 수치해석 산정 방류량 비교 132
  [그림 5-38] 신규 자유위어 유량계수 도출 회귀분석 및 방류량 비교 133
  [그림 5-39] 자유위어 흐름 수문 상류 수위별 방류량 그래프 133
  [그림 5-40] 수중위어 수위별 월류량 그래프 134
  [그림 5-41] 자유위어 수위별 방류량 그래프 135
  [부록 그림 1] 신곡수중보 고정보 설계도면 156
  [부록 그림 2] 신곡수중보 가동보 설계도면 157
  [부록 그림 3] 한강의 조도계수 158
  [부록 그림 4] 한강의 비조화상수 159
01 연구개요 21
 1. 연구 배경 및 목적 22
 2. 연구 범위 및 내용 23
  2-1. 연구 범위 23
  2-2. 연구 내용 및 방법 24
02 신곡수중보 구조 및 연구 동향 27
 1. 신곡수중보 구조 28
 2. 관련 연구 동향 30
03 신곡수중보 관리 기준 및 운영상태 분석 35
 1. 신곡수중보 관리 기준 검토 36
  1-1. 잠실 및 신곡수중보 관리 규정 36
  1-2. 신곡수중보 운영 매뉴얼 37
  1-3. 신곡수중보 상·하류 구조활동 지침 39
 2. 신곡수중보 가동보 운영 현황 41
  2-1. 관리사무소 41
  2-2. 신곡수중보 가동일지 42
 3. 신곡수중보 가동보 운영상태 분석 44
  3-1. 수문개방 시기 44
  3-2. 유량 기준의 수문 운영 방법 46
  3-3. 수위 변화에 따른 수문 운영 방법 47
  3-4. 수문개방 순서 48
  3-5. 수문개방에 따른 방류량 산정 49
  3-6. 운영 분석 결과 및 개선 방향 49
04 신곡수중보 주변 흐름에 대한 3차원 수치해석모형 구축 51
 1. 수치모형(FLOW-3D) 구성 52
  1-1. 지배방정식 54
  1-2. 난류해석 56
  1-3. 수치해석기법 59
 2. 수치해석을 위한 모형 구축 61
  2-1. 지형 및 구조물 61
  2-2. 수치해석 격자망 66
  2-3. 매개변수 69
 3. 경계조건 선정 및 모형 검증 72
  3-1. 경계조건 선정 72
  3-2. 수치격자 민감도 분석 76
  3-3. 수치해석모형 검증 79
05 신곡수중보 수문 운영 시나리오별 수치해석 81
 1. 신곡수중보의 흐름 영향 범위 산정 82
  1-1. 고려 사항 82
  1-2. 방법 및 시나리오 I : 수문폐쇄 vs. 전체개방 83
  1-3. 수문 개·폐에 따른 흐름 특성 분석 83
  1-4. 방법 및 시나리오 II : 수문 부분개방 91
  1-5. 흐름 영향 범위 산정 결과 91
 2. 가동보 수문개방 순서 결정 100
  2-1. 고려 사항 100
  2-2. 방법 및 시나리오 105
  2-3. 가동보 수문개방 순서 결정 결과 105
 3. 가동보 수문 방류량 및 고정보 월류량 산정 115
  3-1. 고려 사항 115
  3-2. 가동보 방류량 산정 시나리오 및 결과 118
  3-3. 고정보 월류량 산정 방법 및 결과 134
06 신곡수중보 운영관리 개선방안 137
 1. 신곡수중보 흐름 안전성 향상 및 유지관리 개선안 138
  1-1. 구조물의 흐름 영향 범위 관리 138
  1-2. 수위관측소 추가 및 운영개선 139
 2. 신곡수중보 운영 매뉴얼 개정안 139
  2-1. 가동보 수문개방 순서 139
  2-2. 가동보 수문 방류량 및 고정보 월류량 산정 방법 140
참고문헌 142
부록 145
 A. 신곡수중보 운영 매뉴얼 현행 및 개정(안) 비교 145
 B. 잠실수중보 방류량 환산표 155
 C. 신곡수중보 고정보 설계도면 156
 D. 신곡수중보 가동보 설계도면 157
 E. 한강의 조도계수 158
 F. 한강의 비조화상수 159
 G. 수중오리피스에 해당하지 않는 검토안 160
 H. 자유오리피스에 해당하지 않는 검토안 161
Abstract 162